Логические схемы могут быть собраны на любых элементах с двумя устойчивыми состояниями: электромагнитных реле, электронных лампах, полупроводниках, диодах, транзисторах, магнитных элементах и т. д.
В зависимости от того, какие элементы использованы в логической схеме, различают логику релейную, диодную, транзисторную, магнитную.
Широко применяют комбинированные схемы: диоднотранзисторную и транзисторно-транзисторную логику. К основным логическим схемам, при помощи которых выполняются логические операции, относятся схемы «И», «ИЛИ», «НЕ», а также их различные комбинации типа «НЕ—ИЛИ», «НЕ—И», «ИЛИ» с исключением и др.
Схема «И»
Схема «И» выдает выходной сигнал только в том случае, если на все ее входы будут одновременно поданы входные сигналы, и выполняет операции логического умножения: 0*0=0; 0*1 = 0; 1*0 = 0; 1*1 = 1, т. е. все действия умножения в двоичной системе для любого числа входных сигналов.
На рис. 1 представлены схемы: функциональная (а); на реле (б); на диодах для положительных (в) и отрицательных (г) сигналов; на транзисторах (д).
Рис.1. Схема логического звена «И»
Схема элемента «ИЛИ»
Схема элемента «ИЛИ» обеспечивает получение сигнала на выходе, если хотя бы на один ее вход был подан сигнал. Для простейшего случая двух входов, если на одном или на другом или на обоих входах появится сигнал, на выходе схемы тоже появится сигнал. Схема выполняет функции логического сложения: 0+0 = 0; 0+1 = 1; 1+0 = 1; 1 + 1 = 1, т. е. все действия сложения и двоичной системе не только для двух, но и для любого числа входных сигналов.
На рис. 2 представлены схемы: функциональная (а); на реле (б); на диодах для положительных (в) и отрицательных (г) сигналов.
Рис. 2. Схема логического звена «ИЛИ»
Принцип работы элемента «ИЛИ» рассмотрим на примере релейной схемы. Замыкающие контакты реле включены параллельно. При подаче входного сигнала на любое реле или на все сразу выходная цепь будет замкнута. В диодных схемах выходное напряжение на резисторе R будет равно нулю при отсутствии всех входных сигналов, а при наличии одного любого или всех сразу сигналов оно практически будет равно входному.
Схема логического отрицания «НЕ»
Схема логического отрицания «НЕ» инвертирует полярность входного сигнала, выдавая на выходе его дополнение до 1 (если на вход подан сигнал, то на выходе сигнал отсутствует, и, наоборот, если на входе сигнал отсутствует, то на выходе появляется напряжение). Примером являются схемы, представленные на рис. 3: функциональная (а); на реле (б); на транзисторе (в); на диоде (г).
Рис. 3. Схема логического звена «НЕ»
Наиболее часто встречающиеся комбинированные логические схемы представлены на рис. 4.
Рис. 4. Комбинированные логические звенья
Напомним, что в режиме насыщения транзистора напряжение на его коллекторе практически равно нулю, и можно считать, что потенциалы всех электродов транзистора равны. Это свойство транзистора «стягиваться в точку» позволяет собирать логические схемы на транзисторах.
Схема рис. 4,а представляет собой логическое звено «И — НЕ». Только в случае, когда на всех входах будут сигналы и транзисторы откроются, через резистор R потечет ток. Если бы в схеме имелся только один транзистор, она воспроизводила бы логическую связь типа «НЕ».
На рис. 4,б приведена схема логического звена «ИЛИ—НЕ» на транзисторах. Здесь транзисторы в нормальных условиях закрыты и на зажиме х потенциал равен э. д. с. источника.
Если на базу хотя бы одного транзистора поступит входной сигнал, он откроется и потенциал коллектора станет равным нулю, т. е. нулю станет равным потенциал зажима х. Таким образом, данный логический элемент воспроизводит связь «ИЛИ—НЕ».
